CN111654993A - 一种模块等质量变刚度方法及等质量变刚度模块 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种模块等质量变刚度方法及等质量变刚度模块，解决现有通用化电子设备会发生有害谐振，影响其工作可靠性和使用寿命的问题。本发明方法和模块在不改变重量和结构形式的条件下，使其能够适应各种机载振动环境条件，频率能够躲避各种危险振动频带，避免发生有害谐振，增加器件的可靠性。本发明等质量变刚度模块包括模块加固框和至少一个可调节加强筋；模块加固框设置在印制板上，可调节加强筋安装在模块加固框内，且可调节加强筋能够在模块加固框内上下移动或转动。

Description

一种模块等质量变刚度方法及等质量变刚度模块
技术领域
本发明属于航空电子设备领域，具体涉及一种模块等质量变刚度方法及等质量变刚度模块。
背景技术
航空电子设备的振动环境复杂，振动频带较宽，一般频率范围为5Hz～2000Hz，不同机型或不同安装区域的振动谱型不同，一般为随机、随机+窄带或随机+正弦振动模式，从而导致电子设备无法避免谐振。若电子设备的固有频率在振动能量大的频带内(窄带或正弦)，会发生有害谐振，从而降低了器件的使用寿命。此外，现有电子设备要求通用化，有可能在不同机型或不同安装区域中使用，设计时很难保证其固有频率能够准确躲避各种危险频带的使用环境，从而影响了电子设备的工作可靠性和使用寿命。
发明内容
本发明的目的是解决现有通用化电子设备会发生有害谐振，影响其工作可靠性和使用寿命的问题，提供一种模块等质量变刚度方法及等质量变刚度模块。本发明在不改变电子设备重量和结构形式的条件下，使其能够适应各种机载振动环境条件，频率能够躲避各种危险振动频带，从而避免发生有害谐振，增加了工作可靠性。
为实现以上发明目的，本发明的技术方案为：
一种模块等质量变刚度方法，包括以下步骤：
步骤一、在设置有电子元器件的印制板上安装模块加固框；
步骤二、在模块加固框内安装至少一个可调节加强筋，所述印制板、模块加固框和可调节加强筋组成等质量模块；
步骤三、将可调节加强筋在模块加固框内上下移动或转动，满足等质量模块不同频率的设计要求。
进一步地，步骤三中，等质量模块为平板结构，则等质量模块的频率fn为：
Figure BDA0002504760040000021
式中：
Figure BDA0002504760040000022
平板刚度系数；
ρ-面密度；
h-板厚；
a-板长；
b-板宽；
μ-泊松比；
E-弹性模量。
进一步地，步骤二中，在模块加固框内安装可调节加强筋具体为：模块加固框的两侧设置有腰形限位槽，可调节加强筋的两端设置有安装孔，紧固件穿过腰形限位槽和安装孔，将可调节加强筋安装在模块加固框内。
进一步地，步骤三中，可调节加强筋在模块加固框内上下移动或转动，满足不同频率的设计要求具体包括：当可调节加强筋安装在模块加固框靠上的位置，且加强筋大平面垂直印制板时，得到较高的模块刚度；当可调节加强筋安装在模块加固框靠下的位置，且加强筋大平面平行于印制板时，得到较低的模块刚度。
同时，本发明还提供一种等质量变刚度模块，包括模块加固框和至少一个可调节加强筋；所述模块加固框设置在印制板上，所述可调节加强筋安装在模块加固框内，且可调节加强筋能够在模块加固框内上下移动或转动。
进一步地，所述模块加固框为框架结构，其两侧设置有腰形限位槽；所述可调节加强筋的两端设置有安装孔，紧固件穿过腰形限位槽和安装孔，将可调节加强筋安装在模块加固框内。
进一步地，所述安装孔在可调节加强筋的横截面偏心布置，保证可调节加强筋有较大的旋转半径。
进一步地，所述可调节加强筋的两端设置有安装凸台，所述安装孔设置在安装凸台上。
与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：
本发明提供一种模块等质量变刚度方法及等质量变刚度模块，将可调节加强筋在模块加固框内上下平移或旋转，改变其相对印制板的高度，进而改变模块的刚度，此种方法在不增重的条件下方便调节模块的固有频率，适用于宽频振动环境下模块固有频率需要躲避各种危险频带的场合。
附图说明
图1为本发明等质量变刚度模块的结构示意图；
图2为本发明等质量变刚度模块的局部结构图；
图3为本发明等质量变刚度模块中高刚度可调节加强筋的安装示意图；
图4为本发明等质量变刚度模块中低刚度可调节加强筋的安装示意图。
附图标记：1-模块加固框，2-可调节加强筋，3-紧固件，4-印制板，5-腰形限位槽，6-安装孔，7-安装凸台。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。
本发明提供一种模块等质量变刚度方法及等质量变刚度模块，能够在不改变模块重量和结构形式的条件下，使模块能够适应各种机载振动环境条件，频率能够躲避各种危险振动频带，避免发生有害谐振，增加器件的可靠性。
如图1和图2所示，本发明提供的等质量变刚度模块包括模块加固框1和至少一个可调节加强筋2；电子元器件设置在印制板4上，模块加固框1固定设置在印制板4上，可调节加强筋2安装在模块加固框1内，且可调节加强筋2能够在模块加固框1内上下移动或转动，通过调节可调节加强筋2的位置，调节整个模块的刚度，从而满足不同频率的设计要求。
本发明等质量变刚度模块中，可调节加强筋2可通过不同的安装方式安装在模块加固框1内，只要可调节加强筋2能够在模块加固框1内上下移动或转动即可。在本发明具体实施例中，模块加固框1为框架结构，其两侧设置有腰形限位槽5，腰形限位槽5能够保证可调节加强筋2上下移动或旋转。可调节加强筋2可为梁结构，其两端设置有与腰形限位槽5配合的安装孔6，紧固件3穿过腰形限位槽5和安装孔6，将可调节加强筋2安装在模块加固框1内。该紧固件3具体可采用螺钉，在调节可调节加强筋2位置时，将螺钉旋出，然后将可调节加强筋2上下移动或旋转，可调节加强筋2位置调整完成后，拧紧螺钉，将可调节加强筋2固定在某一位置保持不动，获得稳定的模块刚度。当然，也可通过其他的方式将可调节加强筋2安装模块加固框1内，例如，可调节加强筋2的两端设置有安装柱，模块加固框1的侧边设置有多个由上至下的调节孔，将安装柱安装在不同高度的调节孔内，实现可调节加强筋2位置的调整。
为了使得该等质量变刚度模块具有较大范围的刚度，可将安装孔6在可调节加强筋2的横截面偏心布置，保证可调节加强筋2有较大的旋转半径，进而可满足不同频率要求。
本发明在可调节加强筋2的两端设置有安装凸台7，安装孔6设置在安装凸台7上，使得可调节加强筋2在模块加固框1内的安装更加可靠和方便，同时，也使得安装孔6的偏心布置更加方便。
本发明模块加固框1可以同时安装多个可调节加强筋2，每个可调节加强筋2可单独在限位槽内上下移动或转动，进而可满足不同频率要求。
如图3所示，当可调节加强筋2安装在限位槽靠上的位置，加强筋大平面垂直印制板4向外时，可以得到较高的模块刚度；如图4所示，当可调节加强筋2安装在限位槽靠下的位置，加强筋大平面平行于印制板4时，可以得到较低的模块刚度；极端情况可以拆除可调节加强筋2获得更低的模块刚度，模块刚度的调节需保证模块的固有频率躲避危险振动频带，避免有害谐振。
同时，本发明还提供了一种模块等质量变刚度方法，包括以下步骤：
步骤一、在设置有电子元器件的印制板4上安装模块加固框1；
步骤二、在模块加固框1内安装至少一个可调节加强筋2，印制板、模块加固框和可调节加强筋组成等质量模块；
步骤三、将可调节加强筋2在模块加固框1内上下移动或转动，改变模块的刚度，满足不同频率的设计要求。
等质量模块可视为四边简支平板结构，其固有频率fn为：
Figure BDA0002504760040000051
式中：
Figure BDA0002504760040000052
平板刚度系数；
ρ-面密度；
h-板厚；
a-板长；
b-板宽；
μ-泊松比；
E-弹性模量；
可看出，当模块材料固定(ρ、μ、E固定)，长宽一定时(a、b固定)，固有频率与模块厚度h3/2正相关，调节加强筋的高低和转角，目的是改变模块高度参数h，进而调节频率。当等质量模块为其他形状或结构时，模块在长、宽方向的尺寸不变时，其调节频率同样与高度有关。
本发明提供了一种模块等质量变刚度设计方法，使得可调节加强筋在模块加固框1内上下平移或旋转，改变其相对印制板4的高度，进而改变模块的刚度，此种方法在不增重的条件下方便调节模块的固有频率，适用于宽频振动环境下模块固有频率需要躲避各种危险频带的场合。

Claims (8)

1.一种模块等质量变刚度方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、在设置有电子元器件的印制板上安装模块加固框；
步骤二、在模块加固框内安装至少一个可调节加强筋，所述印制板、模块加固框和可调节加强筋组成等质量模块；
步骤三、将可调节加强筋在模块加固框内上下移动或转动，满足等质量模块不同频率的设计要求。
2.根据权利要求1所述的模块等质量变刚度方法，其特征在于：步骤三中，等质量模块为平板结构，则等质量模块的频率fn为：
Figure FDA0002504760030000011
式中：
Figure FDA0002504760030000012
平板刚度系数；
ρ-面密度；
h-板厚；
a-板长；
b-板宽；
μ-泊松比；
E-弹性模量。
3.根据权利要求1或2所述的模块等质量变刚度方法，其特征在于，步骤二中，在模块加固框内安装可调节加强筋具体为：模块加固框的两侧设置有腰形限位槽，可调节加强筋的两端设置有安装孔，紧固件穿过腰形限位槽和安装孔，将可调节加强筋安装在模块加固框内。
4.根据权利要求3所述的模块等质量变刚度方法，其特征在于，步骤三中，可调节加强筋在模块加固框内上下移动或转动，满足不同频率的设计要求具体包括：当可调节加强筋安装在模块加固框靠上的位置，且加强筋大平面垂直印制板时，得到较高的模块刚度；当可调节加强筋安装在模块加固框靠下的位置，且加强筋大平面平行于印制板时，得到较低的模块刚度。
5.一种等质量变刚度模块，其特征在于：包括模块加固框(1)和至少一个可调节加强筋(2)；所述模块加固框(1)设置在印制板(4)上，所述可调节加强筋(2)安装在模块加固框(1)内，且可调节加强筋(2)能够在模块加固框(1)内上下移动或转动。
6.根据权利要求5所述的等质量变刚度模块，其特征在于：所述模块加固框(1)为框架结构，其两侧设置有腰形限位槽(5)；所述可调节加强筋(2)的两端设置有安装孔(6)，紧固件(3)穿过腰形限位槽(5)和安装孔(6)，将可调节加强筋(2)安装在模块加固框(1)内。
7.根据权利要求6所述的等质量变刚度模块，其特征在于：所述安装孔(6)在可调节加强筋(2)的横截面偏心布置。
8.根据权利要求5或6或7所述的等质量变刚度模块，其特征在于：所述可调节加强筋(2)的两端设置有安装凸台(7)，所述安装孔(6)设置在安装凸台(7)上。
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